KR19980059949A - 상변화형 광디스크 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상변화형 광디스크의 제조직후에 있어서 기록막의 반사도를 높여서 상기 기록막을 초기화할 필요가 없으면서도 반복기록에 따른 기록막의 유동을 억제하여 광디스크의 수명을 향상시키는 상변화형 광디스크 및 그의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 광디스크의 폴리카보네이트 기판과, 상기 기판상에 형성된 제1유전체층과, 제1유전체층상에 상변화형 기록물질과 기록물질을 형성하는 각각의 원소와 고용한도가 없거나 적어서 화합물을 형성하지 않는 고융점 금속이 혼재되어 형성된 기록층과, 상기 기록층상에 순차 형성된 제1유전체층, 반사막 및 UV 수지보호층을 구비함을 특징으로 한다.

Description

상변화형 광디스크 및 그의 제조방법

본 발명은 상변화형 광디스크 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 기록/소거후에도 상변화가 일어나지 않는 고융점 금속을 일반 상변화 재료중에 혼재시켜서 기록막을 형성하므로써, 광디스크 제조직후 반사도가 높아 광디스크의 기록막을 초기화 할 필요가 없을 뿐만 아니라 반복기록에 따른 물질의 유동이 방지되어 광디스크의 수명이 향상되는 상변화형 광디스크 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

상변화형 광디스크는 레이저광을 기록막에 집중시켜, 레이저의 펄스출력과 펄스폭에 대응하여 기록막의 온도가 상승하고, 기록층의 결정질 상태와 비결정질 상태간의 가역적인 상변화로서 정보의 기록과 소거를 행한다.

정보의 재생방법은 상(Phase)의 반사율의 차이, 예를들어 결정질 상태(소거 상태)의 반사율이 비정질 상태의 반사율에 비하여 높은 것을 이용하여 정보의 재생을 행한다.

레이저광을 폴리카보네이트(Polycarbonate) 기판측에서 조사시켜 기록층을 결정화 상태로 만들 수 있도록 소정의 파워를 인가하여 초기화한 다음 정보 기록시에는 레이저 조사부를 용융시킨 후 급냉시켜 비정질 마크를 만든다.

소거시에는 비정질 마크에 기록시 보다 낮은 레이저 파워를 조사시켜 원자의 확산을 유도해 결정상태로 되돌리고, 이 과정을 반복하여 덮어쓰기(Overwriting)를 실시한다.

상변화형 기록매체의 예는 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 폴리카보네이트 기판(1)상에 형성된 얇은 기록층(3)의 상하부에 제1 및 제2의 유전체막(2, 4)이 형성되어 있고, 이 유전체막(2, 4)은 레이저광의 조사에 의하여 기록층(3)을 직접적으로 가열시켜서 손상되는 것을 방지함과 동시에 기록층(3)이 산화 및 가열로 비산하는 것을 방지하기 위한 것이다.

특히, 제1유전체막(2)은 레이저광을 효율적으로 기록층(3)에 흡수시키고 기록층(3)의 반사율의 변화를 크게하는 효과를 발휘하여 상변화형 광기록 매체의 기록 및 감도를 향상시키는 역할을 하고 있다.

그리고 5는 반사막, 6은 UV 수지로된 보호층이다.

이러한 구성의 상변화형 광기록 매체에 있어서 제1 및 제2유전체막(2, 4)으로 사용하는 ZnS-SiO₂는 비정질간의 균일한 막을 얻을 수 있고 열팽창 계수가 작으며 특히 광학적으로는 폴리카보네이트 기판(1)과 기록층(3)의 중간 굴절률 값으로 설계되기 때문에 입사시키는 레이저광의 무반사 조건으로 설계할 수 있다.

따라서 상변화형 광기록 매체를 저파워의 레이저로서 소거나 가능하고 기록 매체가 받는 열응력을 줄일 수 있다.

위와 같이 상변화형 광디스크는 결정질과 비정질간의 가역적 변태를 이용하여 정보를 기록하고 이들간의 반사도의 차이를 검출하는 방식이므로 간단한 광학계와 직접 중첩기록 및 고밀도 기록이 가능하다는 장점이 있다.

그러나 일반적인 상변화형 광디스크의 기록물질은 디스크 제조후에 비정질 상태로 되어 있기 때문에 초기반사도가 10% 미만이어서 트랙킹 등의 드라이브 인식을 위하여 반드시 초기화를 할 필요가 있다. 즉 초기화를 하지 않으면 사용자체가 불가능하였다. 따라서 초기화를 없애기 위한 시도로서 결정-결정 상간의 반사율차를 이용하는 상변화형 광디스크 기록물질이 제안된바 있지만 기록감도 등의 측면에서 문제가 있어 실제 제품화되어 있는 것은 없으며, 성막시에 비정질 상태의 기록막을 열처리하는 방법도 제안된바 있으나 초기화를 위해서는 약 150℃ 정도의 열이 필요하기 때문에 기판이 열에 손상을 받아 현실적으로 불가능하였다.

또한, 상변화형 광디스크는 중첩기록에 의한 정보의 기록과 소거과정(고상과액상의 상변화)이 반복됨에 따라 기록막의 체적변화에 의한 유동이 발생하여 반복기록 회수가 제한되는 문제점이 있었다.

더구나 정보기록 밀도를 더욱 높이기 위해 마크(Mark) 양쪽에 기록하는 마크에지(Mark Edge) 기록방식을 채택할 경우, 기록막의 유동이 더욱 심각해진다는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 감안하여 발명한 것으로, 상변화형 광디스크의 제조직후에 있어서 기록막의 반사도를 높여서 상기 기록막을 초기화할 필요가 없으면서도 반복기록에 따른 기록막의 유동을 억제하여 광디스크의 수명을 향상시키는 상변화형 광디스크 및 그의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

도 1은 종래의 상변화형 광디스크의 단면을 모식적으로 나타낸 도면

도 2는 본 발명의 상변화형 광디스크의 단면을 모식적으로 나타낸 도면

도 3a 및 도 3b는 텅스텐과 텔루륨 그리고 텅스텐과 안티모니의 상태도롤 각각 나타낸 도면이다.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 10:기판 2, 11:제1유전체층

3, 12:기록층 4, 13:제2유전체층

5, 14:반사막 5, 14:UV 수지 보호막

이와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 상변화형 광디스크는 폴리카보네이트 기판과, 상기 기판상에 형성된 제1유전체층과, 상기 제1유전체층상에 상변화형 기록물질과 기록물질을 형성하는 각각의 원소와 고용한도가 없거나 적어서 화합물을 형성하지 않는 고융점 금속이 혼재되어 형성된 기록층과, 상기 기록층상에 순차 형성된 제1유전체층, 반사막 및 UV 수지보호층을 구비함을 특징으로 한다.

그리고 본 발명의 상변화형 광디스크의 제조방법은 폴리카보네이트 기판을 마련하는 단계와, 상기 기판상에 증착하여 형성된 제1유전체층과, 상기 제1유전체층상에 상변화형 기록물질과 기록물질을 형성하는 각각의 원소와 고용한도가 없거나 적어서 화합물을 형성하지 않는 고융점 금속을 코스퍼터링하여 기록층을 증착시키는 단계와, 상기 기록층상에 순차적으로 제2유전체층, 반사막 및 UV 수지보호층을 형성하는 단계를 구비함을 특징으로 하고 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부도면에 근거하여 상세히 설명한다.

0.6 혹은 1.2mm 두께의 폴리카보네이트 기판(10)과, 상기 기판(10)상에 두께 약 1000~3000Å로 ZnS-SiO₂를 증착하여 형성된 제1유전체층(11)과, 상기 제1유전체층(11)상에 GeSbTe 혹은 GeSbTe계의 기록물질과 기록막을 이루는 각각의 원소와 고용한도가 없거나 적어 화합물을 형성하지 않는 고융점 금속인 W, Cr 또는 Mo중의 하나와 10-30%의 혼합물로 혼재되어 약 110-300Å 두께로 형성된 기록층(12)과, 상기 기록층(12)상에 약 100~500Å 두께로 ZnS-SiO₂를 증착하여 형성한 제2유전체층(13)과, 상기 제2유전체층(13)상에 500~1000Å 두께의 Al-Ti 금속층으로 형성되는 반사막(14)과, 이 반사막(14)위에 UV 수지를 도포하여 형성되는 보호층(15)으로 구성되어 있다.

한편, 상기와 같은 본 발명의 상변화형 광디스크의 제조방법의 실시예는 이하와 같다.

먼저 0.6mm 혹은 1.2mm 두께의 폴리카보네이트 기판을 마련한 후 상기 기판상에 스퍼터링을 이용하여 ZnS-SiO₂층을 약 1000~3000Å 두께로 증착하여 제1 유전체층을 형성한다.

이어 상기 제1유전체층상에 AgInSbTe 혹은 GeSbTe계열의 상변화형 기록물질과 기록막을 이루는 각각의 원소와 고용한도가 없거나 적어 화합물을 만들지 않고 고융점 금속인 W, Cr 또는 Mo의 선택된 재료를 코스퍼터링법을 이용 약 100~300Å 두께로 증착하여 기록막을 형성한다.

이때 기록막내의 고융점 금속의 함유율은 10-30at%가 되도록 코스퍼터링을 행한다.

이때 10% 이하에서는 원하는 반사율을 얻을 수 없고 30at% 이상에서는 상변화에 의한 반사율차가 작아 광기록을 할 수 없다.

그후 상기 기록막위에 제1유전체층과 동일 공정으로 약 100~500Å 두께로 ZnS-SiO₂층을 증착하여 제2유전체층을 형성한다.

이어 상기 제1유전체층상에 약 500~1000Å 두께의 Al-Ti 금속층을 증착하여 반사막을 형성한 후 기판의 보호를 위해 US 수지를 스핀코더를 이용하여 입혀 보호층을 형성하여 제조공정을 완료한다.

상술한 본 발명의 상변화형 광디스크 및 그의 제조방법에서는 일반 상변화형 기록재료인 AgInSbTe나 혹은 AgInSb계열의 합금에 기록물질을 이루는 각각의 원소와의 고용한도가 없거나 적어 화학물질을 만들지 않는 고융점 금속인 텅스텐(W), 크롬(Cr) 또는 몰리브덴(Mo)을 혼재시켜서 기록막을 형성하였기 때문에 상기 고융점 금속을 실제 기록/소거에서 상변화 과정이 이루어지지 않아 기록/소거에 기여하지 않은 부분으로 되고 일반 상변화형 기록물질인 AgInSbTe 합금 등을 비정질-결정질의 상변화를 하여 기록/소거에 기여하는 부분으로 되기 때뮨에 두 형태가 공존하는 형태로 되어 상기 고융점 금속의 혼재로 인해 광디스크이 초기 반사도가 높아짐과 동시에 기록막의 유동을 방지할 수가 있다.

도 3a, 도 3b의 상태도에서 명백한 바와 같이, 고융점 금속인 텅스텐(W)과 상변화 물질의 구성요소인 안티모니(Sb), 텔루륨(Te)은 그들의 고용한도가 없어 기록/소거 과정에서 반응하지 않으며, 텅스텐은 은(Ag)과 인듐(In)과는 상태도가 존재하지 않을 정도로 고용되지 않으며, 다만 게르마늄(Ge)과는 약간의 고용한도가 있으나 상변화 부분에 미치는 영향은 거의 없다.

그리고 크롬이나 몰리브덴의 경우에는, 도시하지 아니하였으나, 상변화 물질의 구성원소와 기록/소거 과정에서 상변화 부분에 미치는 영향은 거의 없다.

이상과 같이 본 발명의 광디스크는 기록막내 고융점 금속의 함유율이 10-30at%가 되도록 구성되었기 때문에 광디스크의 초기 반사도는 최소한 15% 이상이 되므로 드라이브에서 인식이 가능하여 초기화 과정이 필요치 않으며 또한 기록 소거 과정, 즉 레이져 조사에 의한 기록막 부분의 온도는 1000℃를 넘지 않고 또한 극히 짧은 시간이므로 고융점 금속인 텅스텐(W)이나 크롬(Cr) 또는 몰리브덴(Mo)은 스퍼터링에 의해 성막된 그대로 유지되어 상변화가 이루어지는 물질주위에 존재하기 때문에 반복기록과 소거과정(고상과 액상의 상변화)을 거치는 동안에 생기는 체적변화에 의해 발생하는 기록막의 유동을 억지하여 반복기록 횟수를 증가시키므로 광디스크의 수명을 크게 증대시킬 수 있다는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 폴리카보네이트 기판과 상기 기판상에 형성된 제1유전체층과, 상기 제1유전체층상에 상변화형 기록물질과 형성하는 각각의 원소와 고용한도가 없거나 적어서 화합물을 형성하지 않는 고융점 금속이 혼재되어 형성된 기록층과, 상기 기록층상에 순차 형성된 제1유전체층, 반사막 및 UV 수지보호층을 구비함을 특징으로 하는 상변화형 광디스크.
2. 제1항에 있어서, 상기 고융점 금속은 W, Cr 혹은 Mo 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 금속임을 특징으로 하는 상변화형 광디스크.
3. 제2항에 있어서, 상기 고융점 금속의 함유율은 10~30at%임을 특징으로 하는 상변화형 광디스크.
4. 폴리카보네이트 기판을 마련하는 단계와, 상기 기판상에 증착하여 형성된 제1유전체층과, 상기 제1유전체층상에 상변화형 기록물질과 기록물질을 형성하는 각각의 원소와 고용한도가 없거나 적어서 화합물을 형성하지 않는 고융점 금속을 코스퍼터링하여 기록층을 증착시키는 단계와, 상기 기록층상에 순차적으로 제2유전체층, 반사막 및 UV 수지보호층을 형성하는 단계를 구비함을 특징으로 하는 상변화형 광디스크의 제조방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 고융점 금속은 W, Cr 혹은 Mo 중에서 선택된 적어도 하나 이상의 금속임을 특징으로 하는 상변화형 광디스크의 제조방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 고융점 금속의 함유율은 10-30at%임을 특징으로 하는 상변화형 광디스크의 제조방법.